СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F01N11/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе обнаружения неисправностей и способу обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания.

2. Описание прототипа

Например, Японская Публикация Патентной Заявки № 2004-176719 (JP-А-2004-176719) описывает двигатель внутреннего сгорания, в котором катализатор селективного каталитического восстановления оксидов азота NOx (далее называемый как «NOx-СКВ-катализатор») размещен в выхлопном патрубке двигателя, и оксиды азота (NOx), содержащиеся в выхлопных газах, селективно восстанавливаются аммиаком, который генерируется из водного раствора мочевины, каковой подается к NOx-СКВ-катализатору. Согласно заявке JP-А-2004-176719 датчик, который определяет, например, аммиак, генерируемый из водного раствора мочевины, установлен в выхлопном патрубке двигателя в положении ниже по потоку относительно NOx-СКВ-катализатора, и определяет, что имеет место неисправность, если выходной сигнал датчика изменяется неожиданным образом, когда изменяется количество водного раствора мочевины, который подается в NOx-СКВ-катализатор.

Однако выходной сигнал от датчика изменяется неожиданным образом в любом случае, если количество или качество водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору, отклоняется от регулярного значения, или в случае, когда NOx-СКВ-катализатор поврежден. Поэтому, согласно вышеописанному способу, невозможно определить, обусловлено ли такое неожиданное изменение отклонением от количества или качества водного раствора мочевины, который подается в NOx-СКВ-катализатор, или же повреждением NOx-СКВ-катализатора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение представляет систему обнаружения неисправностей и способ обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, которые делают возможным определение, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подводится к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

Первый аспект изобретения относится к системе обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, которая определяет, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подводится к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx). Система обнаружения неисправностей включает в себя: задающее устройство для требующей определения области, которое настраивает требующую определения область на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), или в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в котором температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного первого температурного диапазона; задающее устройство для области первой неисправности, которое настраивает область первой неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем верхний предел первого температурного диапазона; задающее устройство для области второй неисправности, которое настраивает область второй неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах второго температурного диапазона; и устройство для определения фактора неисправности, которое определяет, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области первой неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон; и устройство для определения фактора неисправности, определяющее, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области второй неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон.

Второй аспект изобретения относится к способу обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, согласно которому определяют, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx). Согласно способу обнаружения неисправностей требующую определения область настраивают на область, в пределы которой попадает эффективность удаления оксидов азота (NOx) либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), или в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного первого температурного диапазона; область первой неисправности настраивают на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем верхний предел первого температурного диапазона; и область второй неисправности настраивают на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение в результате повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) поддерживается в пределах второго температурного диапазона. Определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области первой неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон. Определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) остается в пределах области второй неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон.

Согласно вышеописанным вариантам осуществления изобретения можно надежно определить, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанные и последующие признаки и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примерного варианта осуществления с привлечением сопроводительных чертежей, в которых одинаковые или соответственные детали будут обозначены одинаковыми номерами ссылок, и на которых:

Фиг.1 представляет общий вид двигателя внутреннего сгорания с компрессионным воспламенением;

Фиг.2 представляет график, показывающий взаимосвязь между эффективностью (NR) удаления оксидов азота (NOx) и температурой (TC) катализатора, и т.д.;

Фиг.3 представляет график, показывающий взаимосвязь между эффективностью удаления оксидов азота (NOx) и температурой (TC) катализатора;

Фиг.4 представляет график, показывающий карту количества NOXA для оксидов азота (NOx), выпущенных из двигателя; и

Фиг.5 представляет блок-схему, показывающую процедуру обнаружения неисправности.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 представляет общий вид, показывающий двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Как показано на фиг.1, двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия включает в себя корпус 1 двигателя, камеры 2 сгорания цилиндров и клапаны впрыска топлива с электронным управлением, через которые топливо впрыскивается в камеры 2 сгорания, впускной коллектор 4 и выпускной коллектор 5. Впускной коллектор 4 соединен с выходным отверстием компрессора 7а турбонагнетателя 7 с приводом от выхлопной системы через приточный канал 6, и входное отверстие компрессора 7а соединено с воздухоочистителем 9 через детектор 8 количества всасываемого воздуха. В приточном канале 6 размещена дроссельная заслонка 10, которая имеет привод от шагового электродвигателя, и вокруг приточного канала 6 предусмотрено охлаждающее устройство 11, которое охлаждает всасываемый воздух, протекающий через приточный канал 6. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, охлаждающая жидкость двигателя вводится в охлаждающее устройство 11, и всасываемый воздух охлаждается с использованием охлаждающей жидкости двигателя.

Выпускной коллектор 5 соединен с входным отверстием турбины 7b выхлопных газов в турбонагнетателе 7 с приводом от выхлопной системы, и выходное отверстие турбины 7b выхлопных газов соединено с входным отверстием окислительного катализатора 12. Сажевый фильтр 13, который захватывает частицы сажи, содержащиеся в выхлопных газах, размещен в положении ниже по потоку сразу после окислительного катализатора 12. Выходное отверстие сажевого фильтра 13 соединено с входным отверстием NOx-СКВ-катализатора 15 через выхлопную трубу 14. Окислительный катализатор 16 соединен с выходным отверстием NOx-СКВ-катализатора 15.

Клапан 17 подачи водного раствора мочевины размещен в выхлопной трубе 14 в положении выше по потоку относительно NOx-СКВ-катализатора 15, и клапан 17 подачи водного раствора мочевины соединен с бачком 20 для водного раствора мочевины через подводящую трубу 18 и подающий насос 19. Водный раствор мочевины, сохраняемый в бачке 20 для водного раствора мочевины, впрыскивается подающим насосом 19 из клапана 17 подачи водного раствора мочевины на распылительную пластину 14а, которая расположена в выхлопной трубе 14. Оксиды азота (NOx), которые содержатся в выхлопных газах, восстанавливаются в NOx-СКВ-катализаторе 15 аммиаком ((NH₂)₂CO+H₂O→2NH₃+CO₂), генерируемым из мочевины.

Выпускной коллектор 5 и впускной коллектор 4 соединены между собой через патрубок 21 для рециркуляции выхлопных газов (далее называемый как “EGR”), и в патрубке 21 для рециркуляции выхлопных газов (EGR) размещен клапан 22 управления рециркуляции выхлопных газов (EGR) с электронным управлением. Кроме того, вокруг патрубка 21 EGR предусмотрено охлаждающее устройство 23, которое охлаждает газы EGR, протекающие через патрубок 21 EGR. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, охлаждающая жидкость двигателя вводится в охлаждающее устройство 23, и газы EGR охлаждаются с использованием охлаждающей жидкости двигателя. Клапаны 3 впрыска топлива соединены с общей направляющей 25 через топливопроводы 24, и общая направляющая 25 соединена с топливным баком 27 через топливный насос 26 переменной подачи с электронным управлением. Топливо, содержащееся в топливном баке 27, подается в общую направляющую 25 топливным насосом 26, и топливо, подаваемое в общую направляющую 25, подводится к клапанам 3 впрыска топлива через соответственные топливопроводы 24.

Электронный блок 30 управления сформирован из цифрового компьютера и включает в себя ROM (постоянное запоминающее устройство) 32, RAM (оперативное запоминающее устройство) 33, CPU (микропроцессор) 34, входной порт 35 и выходной порт 36, которые соединены между собой двунаправленной шиной 31. Температурный датчик 28, который обнаруживает температуру NOx-СКВ-катализатора 15, расположен ниже по потоку относительно NOx-СКВ-катализатора 15, и датчик 29 оксидов азота (NOx), который определяет концентрацию оксидов азота (NOx) в выхлопных газах, установлен в положении ниже по потоку относительно окислительного катализатора 16. Выходные сигналы от температурного датчика 28, датчика 29 оксидов азота (NOx) и детектора 8 количества всасываемого воздуха передаются на входной порт 35 через соответствующие аналого-цифровые (A/D) преобразователи (АЦП) 37.

Датчик 41 нагрузки, который генерирует выходное напряжение, пропорциональное степени L нажатия на педаль 40 акселератора, соединен с педалью 40 акселератора, и выходное напряжение от датчика 41 нагрузки подается на входной порт 35 через аналого-цифровой (A/D) преобразователь 37, который соединен с датчиком 41 нагрузки. Датчик 42 угла поворота коленчатого вала, который генерирует выходной импульс с каждым поворотом коленчатого вала, например, на 15 градусов, соединен с входным портом 35. Выходной порт 36 присоединен к клапанам 3 впрыска топлива, шаговому электродвигателю, который приводит в действие дроссельную заслонку 10, клапану 17 подачи водного раствора мочевины, подающему насосу 19, клапану 22 управления EGR и топливному насосу 26 через соответствующие схемы 38 управления.

Окислительный катализатор 12 представляет собой нанесенный на носитель катализатор из драгоценного металла, например платины, и окислительный катализатор 12 предназначен для преобразования оксида азота (NO), содержащегося в выхлопных газах, в диоксид азота (NO₂), и функционирует для окисления углеводородов (HC), содержащихся в выхлопных газах. Диоксид азота (NO₂) обладает более высокой окислительной способностью, чем оксид азота (NO). Поэтому, если оксид азота (NO) преобразуется в диоксид азота (NO₂), это способствует реакции окисления сажевых частиц, которые захвачены сажевым фильтром 13, и стимулирует восстановительное действие аммиака в NOx-СКВ-катализаторе 15. Если углеводороды (HC) адсорбируются в NOx-СКВ-катализаторе 15, то эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается вследствие уменьшения количества аммиака, адсорбируемого на NOx-СКВ-катализаторе 15. Соответственно этому можно подавить снижение эффективности удаления оксидов азота (NOx) путем окисления углеводородов (HC) с использованием окислительного катализатора 12.

В качестве сажевого фильтра 13 может быть использован либо сажевый фильтр, который не имеет нанесенного на носитель катализатора, либо сажевый фильтр, который содержит нанесенный на носитель катализатор из драгоценного металла, например платины. NOx-СКВ-катализатор 15 формируют из адсорбирующего аммиак Fe-цеолита, который проявляет высокую эффективность удаления оксидов азота (NOx) при низкой температуре. Окислительный катализатор 16 содержит нанесенный на носитель катализатор из драгоценного металла, например платины. Окислительный катализатор 16 окисляет аммиак, который просачивается из NOx-СКВ-катализатора 15.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, NOx-СКВ-катализатор 15 активируется при температуре приблизительно 200ºС. После активации NOx-СКВ-катализатора 15 из клапана 17 подачи водного раствора мочевины подается водный раствор мочевины в количестве, необходимом для восстановления оксидов азота (NOx), содержащихся в выхлопных газах. Фиг.2А показывает взаимосвязь между эффективностью (NR) удаления оксидов азота (NOx) и температурой (TC) NOx-СКВ-катализатора 15, когда NOx-СКВ-катализатор 15 не поврежден, количество подаваемого водного раствора мочевины поддерживается на уровне контрольного значения, которое требуется для восстановления оксидов азота (NOx) в выхлопных газах, и качество водного раствора мочевины поддерживается на уровне нормального качества.

Как показано на фиг.2А, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 повышается до температуры активации, эффективность удаления оксидов азота (NOx) быстро возрастает до пикового значения. Когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 продолжает возрастать, эффективность удаления оксидов азота (NOx) поддерживается на максимальном уровне. Когда температура (TC) катализатора является относительно низкой, водный раствор мочевины, подаваемый из клапана 17 подачи водного раствора мочевины, только адсорбируется на NOx-СКВ-катализаторе 15 в форме аммиака, и подлежащие восстановлению оксиды азота (NOx) в выхлопных газах реагируют с аммиаком, адсорбированным на NOx-СКВ-катализаторе 15.

С другой стороны, когда температура (TC) катализатора повышается, аммиак уже больше не адсорбируется на NOx-СКВ-катализаторе 15. В этот момент оксиды азота (NOx) в выхлопных газах реагируют в газовой фазе с аммиаком, генерированным из водного раствора мочевины, и восстанавливаются. Фиг.2В схематически показывает это явление. То есть, как показано на фиг.2В, когда температура (TC) катализатора повышается, отношение количества оксидов азота (NOx), которые восстанавливаются в результате реакции с аммиаком, адсорбированным на NOx-СКВ-катализаторе 15, ко всему количеству оксидов азота (NOx), которое восстанавливается в результате реакции с аммиаком, снижается, тогда как отношение количества оксидов азота (NOx), которое восстанавливается в результате реакции с аммиаком в газовой фазе, ко всему количеству оксидов азота (NOx), которое восстанавливается в результате реакции с аммиаком, возрастает.

Стандартный уровень выбросов оксидов азота (NOx) варьирует в каждой стране или области. В этом случае общее количество оксидов азота (NOx), которые выбрасываются, когда транспортное средство движется в предписанном режиме, обычно используется как стандарт для уровня выбросов оксидов азота (NOx). Стандартный уровень выбросов оксидов азота (NOx) настраивают таким образом, что стандарт соблюдается, если количество выбросов оксидов азота (NOx) после того, как транспортным средством пользовались в течение предварительно заданного периода времени, равно стандартному количеству выбросов оксидов азота (NOx) или является меньшим такового.

В дополнение к этому стандарту выбросов настраивают норму выбросов. Согласно норме выбросов количество выбросов оксидов азота (NOx) не должно превышать предписанного нормой значения. Хотя нормированное значение варьирует в каждой стране или области, нормированное значение является в два или три раза более высоким, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx). В некоторых странах обязательной нормой является загорающаяся лампа аварийной сигнализации, которая показывает место неисправности, если количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение.

В варианте осуществления изобретения повреждение NOx-СКВ-катализатора 15 и отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, рассматриваются как факторы ненормального повышения количества выбросов оксидов азота (NOx). Согласно варианту осуществления изобретения определяют, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Далее способ выполнения вышеописанного определения будет описан с привлечением фиг.2С, 3А и 3В. Фиг.2С, 3А и 3В показывают случай, в котором нормированное значение в два раза превышает стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx). На фиг.2С, 3А и 3В пунктирная линия А обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) соответствует стандартному количеству выбросов оксидов азота (NOx). Другими словами, если транспортное средство движется в предписанном режиме, будучи в состоянии, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) изменяется соответственно температуре (TC) катализатора таким образом, как обозначено пунктирной линией А, показанной на фиг.2С, 3А и 3В, то количество выбросов оксидов азота (NOx) соответствует стандартному количеству выбросов оксидов азота (NOx). Далее эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), обозначенная пунктирной линией А, будет называться как «стандартная эффективность А удаления оксидов азота (NOx)».

На фиг.2С сплошная линия В1 обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения, каковое является в два раза большим, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, и сплошная линия В2 обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда каталитическая активность NOx-СКВ-катализатора 15 полностью утрачена. Тот факт, что количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает значения, которое в два раза больше, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), означает, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx). Поэтому сплошная линия В1 обозначает случай, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) составляет 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx).

Способность NOx-СКВ-катализатора 15 адсорбировать аммиак и способность аммиака, адсорбированного NOx-СКВ-катализатором 15, восстанавливать оксиды азота (NOx) зависит от активности катализатора. Поэтому, как показано на фиг.2В, когда доминирующим является действие адсорбированного аммиака, обеспечивающее восстановление оксидов азота (NOx), то есть когда температура (TC) катализатора является относительно низкой, если NOx-СКВ-катализатор 15 поврежден, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) резко снижается, как показано сплошными линиями В1 и В2 на фиг.2С.

Напротив, когда восстановительное в отношении оксидов азота (NOx) действие производится в газовой фазе, процесс восстановления оксидов азота (NOx) едва ли зависит от активности катализатора. Поэтому, как показано на фиг.2В, когда доминирующим является процесс восстановления оксидов азота (NOx) в газовой фазе, то есть когда температура (TC) катализатора относительно высока, даже если NOx-СКВ-катализатор 15 поврежден, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) существенно не снижается, как показано сплошными линиями В1 и В2 на фиг.2С.

То есть, как обозначено сплошной линией В1, когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx) вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) повышается по мере роста температуры катализатора. Когда температура (TC) катализатора равна или превышает 450ºС, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) близка к стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx). Как показано сплошной линией В2, даже когда каталитическая активность NOx-СКВ-катализатора 15 полностью утрачена, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) повышается, когда температура (TC) катализатора растет. Когда температура (TC) катализатора равна или превышает 500°С, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) равна или является большей, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx).

Далее будет описан случай, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Количество водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, настраивают заблаговременно, основываясь на эксплуатационном режиме работы двигателя. Однако если подаваемое количество водного раствора мочевины становится меньшим, чем контрольное значение, вследствие, например, засорения выходного отверстия сопла клапана 17 подачи водного раствора мочевины, эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается. Кроме того, если вместо предписанного водного раствора мочевины используют нестандартный водный раствор мочевины, имеющий низкую концентрацию аммиака, или если еще один раствор, например воду, помещают в бачок 20 для водного раствора мочевины, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается.

Сплошная линия С на фиг.3А обозначает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения, которое в два раза превышает стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Как описано выше, тот факт, что количество выбросов оксидов азота (NOx) является в два раза более высоким, чем стандартное количество выбросов оксидов азота (NOx), означает, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx). Поэтому сплошная линия С показывает случай, в котором эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) составляет 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx).

Если выходное отверстие сопла клапана 17 подачи водного раствора мочевины засоряется или концентрация аммиака в водном растворе мочевины снижается, количество аммиака, которое может быть использовано для восстановления оксидов азота (NOx), сокращается с постоянной скоростью независимо от подаваемого количества водного раствора мочевины. Соответственно этому, как показано сплошной линией С на фиг.3А, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается относительно стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx) с постоянной скоростью независимо от температуры (TC) катализатора.

Сравнение между фиг.2С и фиг.3А показывает, что картина, в которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) изменяется относительно температуры (TC) катализатора, выявляет различие между ситуацией, когда поврежден NOx-СКВ-катализатор 15, и ситуацией, когда имеет место отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Поэтому есть возможность определить, поврежден ли NOx-СКВ-катализатор 15 или же имеет место отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, с использованием разницы в картине изменения эффективности (NR) удаления оксидов азота (NOx).

Поэтому согласно варианту осуществления изобретения с использованием разницы в картине изменения эффективности удаления оксидов азота (NOx) определяют, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) нормированное значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Это будет описано с привлечением фиг.3В, которая получена комбинированием фиг.2С с фиг.3А.

Фиг.3В в качестве типичного примера показывает случай, в котором определяют, снижается ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Такое определение выполняют согласно фиг.3В при допущении, что, хотя в одно и то же время могут иметь место слабое повреждение NOx-СКВ-катализатора 15 и небольшое отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, повреждение NOx-СКВ-катализатора 15, которое снижает эффективность удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), и отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, которое снижает эффективность удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности удаления оксидов азота (NOx), в одно и то же время не происходят.

Во-первых, с привлечением фиг.3В будет представлено описание, касающееся случая, в котором температура (TC) катализатора равна или превышает температуру (TC₀) активации и является более низкой, чем температура (TCа) катализатора, то есть температура катализатора в точке пересечения кривой В1 и кривой С. Когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора имеет значение на кривой В1 или ниже таковой. Когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или более низкого, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора находится на кривой С или ниже таковой.

Как описано выше, когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или более низкого, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора имеет значение на кривой В1 или ниже таковой. Поэтому, когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится внутри области, которая расположена выше кривой В1 и ниже кривой С, то есть в заштрихованной области Х₁, показанной на фиг.3В, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится внутри области Х₁, подтверждается, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Поэтому область Х₁ будет называться как «область подтверждения отклонения».

С другой стороны, когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах области ниже кривой В1, то есть в заштрихованной области Х₂, показанной на фиг.3В, невозможно определить, снижается ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Поэтому в данном случае необходимо определить, снижается ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 или же в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Соответственно этому заштрихованная область Х₂ будет называться как «требующая определения область».

В примере, показанном на фиг.3В, определение выполняется, когда температура (TC) катализатора становится выше, чем температура (TC₂) катализатора, которая представляет собой температуру катализатора в точке пересечения кривой В2 и кривой С. Когда температура (TC) катализатора является более высокой, чем температура (TC₂) катализатора, если эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора находится в пределах заштрихованной области Y₁ между кривой В1 и кривой В2. Если эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора находится в пределах заштрихованной области Y₂ ниже кривой С.

Когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или более низкого, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах заштрихованной области Y₁ и не переходит в область Y₂. Соответственно этому, если эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится внутри области Y₁, то определяют, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15. Область Y₁ будет называться как «область первой неисправности».

С другой стороны, когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится внутри области Y₂ и никогда не попадает в область Y₁. Поэтому, когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах области Y₂, эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или более низкого, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Область Y₂ будет называться как «область второй неисправности».

Как описано выше, в примере, показанном на фиг.3В, если эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области Х₂, когда температура (TC) катализатора низка, и переходит в область Y₁ первой неисправности, когда температура (TC) катализатора повышается, то определяют, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15. С другой стороны, если эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области Х₂, когда температура (TC) катализатора низка и переходит в область Y₂ второй неисправности, когда температура (TC) катализатора возрастает, то определяют, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается до значения, равного или меньшего, чем 50% от стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx), в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

В то время как изобретение было описано со ссылкой на примерный вариант осуществления, показанный на фиг.3В, ниже будет приведено обобщенное описание изобретения.

Согласно изобретению требующую определения область Х₂ настраивают на область, в пределы которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) попадает либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, и в которой температура (TC) катализатора в NOx-СКВ-катализаторе 15 находится в пределах предварительно заданного первого температурного диапазона. Область Y₁ первой неисправности настраивают на область, в пределы которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, в пределы которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, и в которой температура (TC) катализатора в NOx-СКВ-катализаторе 15 находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем верхний предел первого температурного диапазона. Область Y₂ второй неисправности настраивают на область, в пределы которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, в пределы которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, и в которой температура (TC) катализатора находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона. Если определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области Х₂, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области Y₁ первой неисправности, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 переходит во второй температурный диапазон, то определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15. С другой стороны, если определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области Х₂, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) попадает в область Y₂ второй неисправности, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 переходит во второй температурный диапазон, то определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Согласно изобретению область Х₁ подтверждения отклонения настраивают на область, в пределы которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, в пределы которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, и в которой температура (TC) катализатора на NOx-СКВ-катализаторе 15 находится в пределах предварительного заданного первого температурного диапазона. Если же определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах области Х₁ подтверждения отклонения, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 находится в пределах первого температурного диапазона, то определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15.

Как можно видеть из фиг.3В, область Х₁ подтверждения отклонения представляет собой область, которая соседствует с требующей определения областью Х₂. При любой данной температуре (TC) катализатора эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) является более высокой в области Х₁ подтверждения отклонения, чем в требующей определения области Х₂. Кроме того, как можно видеть из фиг.3В, при любой данной температуре (TC) катализатора эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) является более высокой в области Y₁ первой неисправности, чем в области Y₂ второй неисправности.

Далее кривые В1, В2 и С будут определены с использованием обобщенных выражений, и области Х₁, Х₂, Y₁ и Y₂ будут определены кривыми В₁, В₂ и С, которые определены с использованием обобщенных выражений.

То есть, как можно видеть из фиг.3В, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) повышается в сторону стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx) по мере роста температуры (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 после активации NOx-СКВ-катализатора 15, как показано кривой В1. Напротив, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) снижается с постоянной скоростью относительно стандартной эффективности А удаления оксидов азота (NOx) независимо от температуры (TC) NOx-СКВ-катализатора 15, как показано кривой С.

В этом случае, как показано на фиг.3В, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, сравнивается с эффективностью (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15, при конкретной температуре (TCа) NOx-СКВ-катализатора 15 после активации NOx-СКВ-катализатора 15.

Вышеописанный первый температурный диапазон настраивают на диапазон между температурой (TC₀) активации NOx-СКВ-катализатора 15 и конкретной температурой (TCа) NOx-СКВ-катализатора 15.

Кроме того, как можно видеть из фиг.3В, при любой данной температуре (TC) катализатора в пределах первого температурного диапазона эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 (показанного кривой В1), является более низкой, чем эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15 (показанного кривой С). Требующую определения область Х₂ настраивают на область, которая находится в пределах первого температурного диапазона, и в которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора является более низкой, чем эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15 (показанного кривой В1).

Кроме того, как показано кривой В2 на фиг.3В, даже когда каталитическая активность NOx-СКВ-катализатора 15 полностью утрачена, эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) повышается по мере возрастания температуры (TC) NOx-СКВ-катализатора 15. Эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда каталитическая активность NOx-СКВ-катализатора 15 полностью утрачена, сравнивается с эффективностью (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15 (показанного кривой С), при определенной температуре (TC₂) NOx-СКВ-катализатора 15, которая является более высокой, чем конкретная температура (TCа) NOx-СКВ-катализатора 15.

Второй температурный диапазон настраивают в пределах температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем определенная температура (TC₂) NOx-СКВ-катализатора 15. В конкретном примере, показанном на фиг.3В, нижний предел второго температурного диапазона совпадает с определенной температурой (TC₂) катализатора.

Как можно видеть из фиг.3В, в пределах второго температурного диапазона область Y₁ первой неисправности настраивают на область между кривой В1, которая показывает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15, и кривой В2, которая показывает эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда каталитическая активность NOx-СКВ-катализатора 15 полностью утрачена. В пределах второго температурного диапазона область Y₂ второй неисправности настраивают на область, в которой эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре (TC) катализатора является более низкой, чем эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15 (показанного кривой С).

Определение неисправности во втором температурном диапазоне выполняют после того, как температура (TC) катализатора перейдет во второй температурный диапазон вследствие изменения эксплуатационного состояния. Однако температура (TC) катализатора иногда не повышается до значения в пределах второго температурного диапазона. В этом случае определение неисправности во втором температурном диапазоне не может быть выполнено.

Поэтому, согласно варианту осуществления изобретения, если определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области Х2, когда температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 находится в пределах первого температурного диапазона и температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 не переходит во второй температурный диапазон в течение предварительно заданного периода, NOx-СКВ-катализатор 15 нагревают до тех пор, пока температура (TC) NOx-СКВ-катализатора 15 не перейдет во второй температурный диапазон.

В варианте осуществления изобретения необходимо обнаруживать эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx), достигаемую NOx-СКВ-катализатором 15. Поэтому количество оксидов азота (NOx), которое выбрасывается из двигателя в единицу времени (далее называемое как «количество оксидов азота (NOx) NOXA), заблаговременно сохраняют в ROM 32 в форме карты, показывающей функцию требуемого крутящего момента TQ и числа N оборотов двигателя. Количество оксидов азота (NOx), выбрасываемое из NOx-СКВ-катализатора 15 в единицу времени, определяют на основе концентрации оксидов азота (NOx), обнаруживаемой датчиком 29 оксидов азота (NOx), и количества выхлопных газов, то есть количества всасываемого воздуха. Соответственно этому эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) определяют на основе количества оксидов азота (NOx) NOXA, показанного на фиг.4, и значения, обнаруженного датчиком 29 оксидов азота (NOx).

Далее с привлечением фиг.5 будет описана процедура обнаружения неисправностей. Это процедура выполняется в режиме прерываний через предварительно заданные интервалы времени. Как показано на фиг.5, сначала на этапе 50 определяют, настроен ли сигнализатор завершения, который показывает, что завершено обнаружение неисправности, которое выполняется все время, когда транспортное средство находится в движении. Когда определено, что сигнализатор завершения настроен, процедура завершается. С другой стороны, когда определено, что сигнализатор завершения не настроен, выполняется этап 51. На этапе 51 определяют, превышает ли температура (TC) катализатора температуру (TC₀) активации. Если определено, что температура (TC) катализатора превышает температуру (TC₀) активации, выполняется этап 52 для начала обнаружения неисправности.

На этапе 52 предварительно заданное время ΔМ добавляется к ΣМ. Поэтому ΣМ показывает время, которое истекло после того, как температура (TC) катализатора превысила температуру (TC₀) активации. В этом случае вместо предварительно заданного времени в качестве ΔМ могут быть использованы количество всасываемого воздуха, количество впрыскиваемого топлива или число оборотов двигателя. На этапе 53 определяют, настроен ли сигнализатор определения. Когда этап 53 выполняется в первый раз, сигнализатор определения не настроен. Соответственно этому выполняется этап 54.

На этапе 54 определяют, стала ли температура (TC) катализатора равной предварительно заданной температуре (TC₁) в пределах первого температурного диапазона, показанного на фиг.3В. Когда температура (TC) катализатора сравнивается с предварительно заданной температурой (TC₁), выполняется этап 55. На этапе 55 рассчитывается эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) на основе карты, показанной на фиг.4, и выходного сигнала от датчика 29 оксидов азота (NOx). Далее на этапе 56 определяют, находится ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) в пределах требующей определения области Х₂. Когда определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) не находится в пределах требующей определения области Х₂, выполняется этап 58. На этапе 58 определяют, находится ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) в пределах области Х₁ подтверждения отклонения. Когда определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) не находится в пределах области Х₁ подтверждения отклонения, процедура завершается.

С другой стороны, когда на этапе 56 определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области Х₂, выполняется этап 57. На этапе 57 настраивается сигнализатор определения. После настройки сигнализатора определения в последующей процедуре после этапа 53 выполняется этап 59. На этапе 59 определяют, превышает ли истекшее время ΣМ предварительно заданное время MX. Когда определено, что истекшее время ΣМ равно или является более коротким, чем предварительно заданное время MX, выполняется этап 61 без выполнения этапа 60. На этапе 61 определяют, превышает ли температура (TC) катализатора предварительно заданную температуру (TC₂), показанную на фиг.3В. Когда определено, что температура (TC) катализатора превышает предварительно заданную температуру (TC₂), выполняется этап 62 для выполнения определения неисправности.

С другой стороны, когда температура (TC) катализатора не повышается до предварительно заданной температуры (TC₂) и на этапе 59 определено, что истекшее время ΣМ является более длительным, чем предварительно заданное время MX, выполняется этап 60. На этапе 60 выполняется контроль повышения температуры NOx-СКВ-катализатора 15. Температуру NOx-СКВ-катализатора 15 повышают, например, замедлением момента зажигания при впрыскивании топлива для повышения температуры выхлопных газов или подачей дополнительного топлива в часть выше по потоку относительно окислительного катализатора 12. После начала контроля повышения температуры, если на этапе 61 определено, что температура (TC) катализатора является более высокой, чем предварительно заданная температура (TC₂) катализатора, выполняется этап 62. На этапе 62 прекращается контроль повышения температуры NOx-СКВ-катализатора 15. Само собой разумеется, когда температура (TC) катализатора становится выше, чем предварительно заданная температура (TC₂) катализатора, без выполнения контроля повышения температуры NOx-СКВ-катализатора 15, на этапе 62 контроль не выполняется.

Далее на этапе 63 рассчитывается эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) на основе карты, показанной на фиг.4, и выходного сигнала датчика 29 оксидов азота (NOx). Далее на этапе 64 определяют, находится ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) в пределах области Y₁ первой неисправности. Когда эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) не находится в пределах области Y₁ первой неисправности, выполняется этап 67 без выполнения этапов 65 и 66. На этапе 67 определяют, находится ли эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) в пределах области Y₂ второй неисправности. Когда определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) не находится в пределах области Y₂ второй неисправности, процедура завершается.

С другой стороны, когда на этапе 64 определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах области Y₁ первой неисправности, выполняется этап 65. На этапе 65 включается аварийный сигнал, который показывает тот факт, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения NOx-СКВ-катализатора 15. На этапе 66 настраивается сигнализатор завершения.

С другой стороны, когда на этапе 67 определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах области Y₂ второй неисправности, выполняется этап 68. Кроме того, когда на этапе 58 определено, что эффективность (NR) удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения неисправности области Х₁, выполняется этап 68. На этапе 68 подается аварийный сигнал, который показывает тот факт, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-СКВ-катализатору 15. Затем, на этапе 69, настраивается сигнализатор завершения.

Изобретение относится к системе обнаружения неисправностей и способу обнаружения неисправностей для двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: Когда NOx-CKB-катализатор поврежден, эффективность удаления оксидов азота (NOx) возрастает с повышением температуры катализатора. Когда имеет место отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-CKB-катализатору, эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается с постоянной скоростью. Когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) сначала находится в пределах области и затем переходит в область, определяется, что NOx-CKB-катализатор поврежден. Когда эффективность удаления оксидов азота (NOx) сначала находится в пределах области и затем переходит в область, определяется, что имеет место отклонение от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к NOx-CKB-катализатору. Техническим результатом изобретения является возможность точного обнаружение неисправностей. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, определяющая, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, подаваемого к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), отличающаяся тем, что включает в себя:
задающее устройство для требующей определения области, которое настраивает требующую определения область на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) поддерживается в пределах предварительно заданного первого температурного диапазона;
задающее устройство для области первой неисправности, которое настраивает область первой неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем верхний предел первого температурного диапазона; задающее устройство для области второй неисправности, которое настраивает область второй неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение в результате повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах второго температурного диапазона; и
устройство для определения фактора неисправности, выполненное с возможностью определения, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области первой неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон; при этом устройство для определения фактора неисправности выполнено с возможностью определения, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области второй неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон.

2. Система обнаружения неисправностей по п.1, дополнительно включающая в себя:
задающее устройство для области подтверждения отклонения, которое настраивает область подтверждения отклонения на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона,
в которой, если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах области подтверждения отклонения, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, устройство для определения фактора неисправности определяет, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

3. Система обнаружения неисправностей по п.2, в которой задающее устройство для области подтверждения отклонения настраивает область подтверждения отклонения на область, которая соседствует с требующей определения областью, и в которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) является более высокой, чем эффективность удаления оксидов азота (NOx) в требующей определения области при любой данной температуре катализатора.

4. Система обнаружения неисправностей по п.1, в которой задающее устройство для области первой неисправности настраивает область первой неисправности на область, в которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) является более высокой, чем эффективность удаления оксидов азота (NOx) в области второй неисправности при любой данной температуре катализатора.

5. Система обнаружения неисправностей по п.1, в которой:
когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) возрастает после активации катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), эффективность удаления оксидов азота (NOx) повышается благодаря увеличению отношения количества оксидов азота (NOx), которое восстанавливается реакцией с аммиаком в газовой фазе, ко всему количеству оксидов азота (NOx), которое восстанавливается реакцией с аммиаком;
когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), эффективность удаления оксидов азота (NOx) снижается с постоянной скоростью после активации катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) независимо от температуры катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx);
эффективность удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), сравнивается с эффективностью удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), при конкретной температуре катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) после активации катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx); и
первый температурный диапазон настраивается на диапазон между температурой активации катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) и конкретной температурой катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

6. Система обнаружения неисправностей по п.5, в которой:
при любой данной температуре катализатора в пределах первого температурного диапазона эффективность удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), является более низкой, чем эффективность удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx); и
задающее устройство для требующей определения области настраивает требующую определения область на область, в которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре катализатора является более низкой, чем эффективность удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

7. Система обнаружения неисправностей по п.6, в которой:
когда каталитическая активность катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) полностью утрачена, по мере возрастания температуры катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) эффективность удаления оксидов азота (NOx) повышается благодаря увеличению отношения количества оксидов азота (NOx), которое восстанавливается реакцией с аммиаком в газовой фазе, ко всему количеству оксидов азота (NOx), которое восстанавливается реакцией с аммиаком;
эффективность удаления оксидов азота (NOx), когда каталитическая активность катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) полностью утрачена, сравнивается с эффективностью удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), при определенной температуре катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), которая является более высокой, чем конкретная температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx); и
второй температурный диапазон настраивается в пределах температурного диапазона, который имеет нижний предел, который является более высоким, чем определенная температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

8. Система обнаружения неисправностей по п.7, в которой:
задающее устройство для области первой неисправности настраивает область первой неисправности на область, которая находится в пределах второго температурного диапазона и которая находится между эффективностью удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и эффективностью удаления оксидов азота (NOx), когда каталитическая активность катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) полностью утрачена; и
задающее устройство для области второй неисправности настраивает область второй неисправности на область, которая находится в пределах второго температурного диапазона, и в которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) при любой данной температуре катализатора является более низкой, чем эффективность удаления оксидов азота (NOx), когда количество выбросов оксидов азота (NOx) достигает нормированного значения вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx).

9. Система обнаружения неисправностей по п.1, в которой, если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) не переходит во второй температурный диапазон в течение предварительно заданного периода, катализатор селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) нагревают до тех пор, пока температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) не перейдет во второй температурный диапазон.

10. Система обнаружения неисправностей по п.1, дополнительно включающая в себя:
датчик оксидов азота (NOx), который размещен в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания в положении ниже по потоку относительно катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), чтобы получить эффективность удаления оксидов азота (NOx).

11. Способ обнаружения неисправностей для двигателя внутреннего сгорания, согласно которому определяют, превышает ли количество выбросов оксидов азота (NOx) предписанное нормой значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), размещенного в выхлопном патрубке двигателя внутреннего сгорания, или в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), отличающийся тем, что включает в себя этапы, на которых:
осуществляют настройку требующей определения области на область, в пределы которой попадает эффективность удаления оксидов азота (NOx) в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), либо в случае, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона;
осуществляют настройку области первой неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение в результате отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах предварительно заданного второго температурного диапазона, имеющего нижний предел, который является более высоким, чем верхний предел первого температурного диапазона;
осуществляют настройку области второй неисправности на область, в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), в пределы которой эффективность удаления оксидов азота (NOx) не попадает, когда количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает предписанное нормой значение в результате повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), и в которой температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах второго температурного диапазона;
определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие повреждения катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области первой неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон; и
определяют, что количество выбросов оксидов азота (NOx) превышает нормированное значение вследствие отклонения от количества или качества водного раствора мочевины, который подается к катализатору селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx), если определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) находится в пределах требующей определения области, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) находится в пределах первого температурного диапазона, и затем определено, что эффективность удаления оксидов азота (NOx) попадает в пределы области второй неисправности, когда температура катализатора селективного каталитического восстановления оксидов азота (NOx) переходит во второй температурный диапазон.